CH II) Équilibre d un objet.

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1 CH II) Équilibre d un objet. I) Équilibre d un objet souis à deux forces : 1) Les forces sont sur une êe droite d action : On donne le ontage écanique défini par le schéa suivant : Support C B Dynaoètre X 0,1 Solide A Ressort a) Faire l inventaire du ontage. b) Faire le tableau des caractéristiques des forces agissant sur le solide (on suppose que le solide a une asse négligeable). Forces oint Droite d action Sens Valeur ou Intensité c) Calculer l intensité de la force F r D/S exercée par le dynaoètre sachant que l index de celui-ci se trouve sur la division 2,7. (Ne pas oublier les caractéristiques lues sur le schéa.) d) Dessiner les actions en coplétant la figure : Cours CH II Équilibre d un objet NII age 1 / 9

2 e) Conclusion : Un solide est en équilibre sous l action de deux forces directeent opposées. Ces forces sont : - Sur une êe droite d action. - De sens opposés - De êe intensité. 2) Les forces sont sur des droites d action différentes : Un ressort est fixé en O à un support, de l autre côté on accroche un anneau qui est lui êe relié à deux dynaoètres. Soient F r 1 et F r 2 les forces exercées par les dynaoètres 1 et 2. 3 B O A Dynaoètre 1 C Dynaoètre 2 6 Copléter le tableau des caractéristiques des forces F r 1 et F r 2. Force oint Droite d action Sens Intensité F r 1 F r 2 Cours CH II Équilibre d un objet NII age 2 / 9

3 On bloque l anneau dans sa position actuelle, on replace les deux dynaoètres par un seul. On tend le dynaoètre de sorte qu en libérant l anneau, celui-ci garde sa position initiale. Dynaoètre 3 O A 8 D Quelles sont les caractéristiques de la force F r 3? Force oint Droite d action Sens Valeur ou intensité F r 3 On peut algré tout affirer que F r 3 = F r 1 + F r 2. a) Construction du vecteur F r 3. A partir des 2 vecteurs suivants F r 1 et F r 2 construire un parallélograe. Tracer ensuite la diagonale de ce parallélograe issue de l origine des deux vecteurs. F r 1 F r 2 Mesurer la longueur de F r 3. Qu en déduisez-vous? b) Conclusion : Cours CH II Équilibre d un objet NII age 3 / 9

4 Connaissant les caractéristiques de deux forces F r 1 et F r 2, une siple construction géoétrique nous peret de déteriner les caractéristiques de la force F r 3 unique ayant les êes caractéristiques que F r 1 et F r 2 en êe teps. II) Étude d une force particulière le poids : Un spationaute se déplace-t-il aussi facileent sur la terre que sur la lune (si l on ne tient pas copte de son encobrante cobinaison)? Sur la lune, le spationaute se déplace plus aiséent, il peut sauter plus haut etc. Ceci est dû au fait que l intensité de l action de la lune sur celui-ci est oins grande que celle de la terre. ourquoi, lors des Jeux Olypiques de Mexico en 1968, des records ont été largeent battus (Saut en longueur : record qui passa de 8,35 à 8,90 )? Lorsque l on change de lieu, l intensité du poids varie or la asse d un corps est invariable. En effet, un poids est une force et une asse est une quantité de atière. L unité de asse est le grae (sybole g) dont l un des ultiples est le kg. our esurer une asse on utilise une balance. Coparons dans le tableau suivant poids et asse : oids - Le poids est une action - L intensité (valeur) du poids varie avec le lieu - L intensité (valeur) du poids se esure avec un dynaoètre - L intensité (valeur) du poids s exprie en N. Expérience : Masse - La asse représente la quantité de atière - La asse ne varie pas avec le lieu - La asse se esure avec une balance - La asse s exprie en g. Accrochons un certain nobre de asses à un dynaoètre. our chaque asse accrochée, on lit la valeur de l intensité sur le dynaoètre et on coplète le tableau suivant : Masse en kg.. 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 Intensité du poids en N 0,5 0,98 1,48 1,94 2,45 Calcul de en N/kg Que peut-on dire du rapport en tenant copte des erreurs de esures prés. Cours CH II Équilibre d un objet NII age 4 / 9

5 Le rapport est Si on refait la êe expérience en des lieux différents, on trouve : Au pôle Nord A l équateur A aris Sur la lune Sur Jupiter = 9,83 N/kg = 9,78 N/kg = 9,81 N/kg = 1,63 N/kg = 25,90 N/kg En un êe lieu, l intensité du poids d un objet et la asse de cet objet sont reliés par la relation : =. g g est appelé intensité de pesanteur et est donné en N/kg Exercice N 1 : L indication donnée sur une boite de sucre «oids net 1 kg» est-elle correcte? ourquoi? Exercice N 2 : Cobien pesez-vous? Quel est votre poids sur la lune? lune = Quel est votre poids sur Jupiter? Jupiter = Quel est votre poids à aris? aris = Exercice N 3 : Quel est l intensité de la pesanteur en un lieu ou un sac de cient de asse = 50 kg a un poids = 489 N. Dans ce que vous avez vu précédeent, quel pourrait être ce lieu? III) Équilibre d un solide souis à 3 forces non parallèles. Un solide de asse négligeable est en équilibre sous l action de 3 forces produites par 3 dynaoètres Cours CH II Équilibre d un objet NII age 5 / 9

6 6 7 5 Tracer le dynaique de ces forces. Cours CH II Équilibre d un objet NII age 6 / 9

7 Conclusion : Lorsqu un solide, souis à 3 forces non parallèles, est en équilibre. - Les droites d action des forces sont concourantes. - La soe vectorielle des 3 forces est nulle. Exercice : Un solide S est suspendu à 2 crochés à l aide de 2 câbles faisant entre eux un angle de 120 et de 60 avec les urs verticaux. Sachant que le poids du solide s = 40 N, déteriner la force exercée par chaque câble. 120 Copléter les caractéristiques des 3 forces appliquées à ce solide. Forces oint Droite d action Sens Valeur ou intensité F r 1 O 60? F r 2 r s A l échelle 1 c valeurs des forces F r 1 et F r N. Tracer le dynaique des forces qui perettra de calculer les Cours CH II Équilibre d un objet NII age 7 / 9

8 Exercice : Un objet placé sur un plan incliné est aintenu en équilibre à l aide d un câble relié à un ur. La asse de l objet est de 30 kg. A O B G 20 (le dessin n est pas à l échelle) a) Calculer le poids de cet objet ( prendre g= 10 N.kg -1 ). b) Sachant que l objet est souis à 3 forces : - Son poids r. - L action T r du câble sur l objet. - La réaction R r du plan sur l objet ( elle est perpendiculaire au plan et passe par G). Copléter le tableau : Forces oint Droite d action Sens Intensité (en N) Le poids ( r ) Câble/objet (T r ) Inconnue lan/objet (R r ) Inconnue c) Construire sur la page suivante à partir du point S le dynaique des forces ( prendre 1 c 25 N) d) A l aide du dynaique, déteriner les intensités des actions du câble (T r ) et de l action du plan (R r ) (arrondir les résultats à l unité). Cours CH II Équilibre d un objet NII age 8 / 9

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